CZ304649B6

CZ304649B6 - Thermostatic valve for controlled transfer of heat from a solar collector to solar system heated water storage tank

Info

Publication number: CZ304649B6
Application number: CZ2009-65A
Authority: CZ
Inventors: Pavel KuÄŤera
Original assignee: Regulus, Spol. S R. O.
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2014-08-20
Also published as: CZ200965A3

Abstract

In the present invention, there is disclosed a thermostatic valve for controlled transfer of heat from a solar collector (23) to solar system heated water storage tank (24), particularly a gravity solar system wherein a thermostatic element (1) comprising a receiver (16) with a heat-expandable charge is slidably mounted in the thermostatic valve (25) body comprised of two fixedly coupled parts (2, 3). The thermostatic valve (25) is situated within the solar system outside the heated water storage tank (24), on the interface of hot water or steam supply from the collector (23) and inlet of that hot water in the heated water storage tank (24). This interface is comprised of the thermostatic valve (25) seat (6) performed in the lower part (3) of its body, and a closing element (4) of its sliding thermostatic element (1). In the thermostatic valve (25) closed position, said closing element (4) fits tightly in the seat (6) due to the action of the thermostatic element (1) actuator, which bears against the upper part (2) of the thermostatic valve (25) body by the action of a compression opening spring (5), mounted in the lower part (3) thereof. A supporting part (8) with through holes (9) is provided between both the parts (2, 3) of the valve (25) body wherein a piston (18) bearing on one side on a membrane of the cylindrical thermostatic element (1) and forming along with the membrane an actuator of the cylindrical thermostatic element (1), is slidably mounted in the supporting part (8). The other side of the cylindrical thermostatic element (1) is performed as the receiver (16) with heat-expandable charge, wherein an expanded middle part (17) is provided between the receiver (16) and the piston (18) wherein said actuator membrane is attached to said expanded middle part (17). The closing element (4) having greater diameter than said expanded middle part (17) fits close to the heat-expandable charge receiver (16). In alternative embodiment of the invention, an expanded support (12) of the sliding piston (18) end and through holes (9) in the supporting part (8) can be replaced by a separate support (12) provided with through holes (9), and serving as an abutment of the sliding piston (18) upper end, wherein the supporting part (8) is omitted. Hence, the configuration of the entire upper part (2) is adapted to this arrangement.

Description

Termostatický ventil pro řízené předávání tepla ze solárního kolektoru do zásobníku ohřívané vody solárního systémuThermostatic valve for the controlled transfer of heat from the solar collector to the solar water tank

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká termostatického ventilu pro řízené předávání tepla ze solárního kolektoru do zásobníku ohřívané vody solárního systému, zejména samotížného solárního systému.The invention relates to a thermostatic valve for the controlled transfer of heat from a solar collector to a heated water tank of a solar system, in particular a gravity solar system.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V samotížných solárních systémech ohřevu teplé vody, ve kterých se nepoužívá elektronická regulace resp. oběhové čerpadlo, dochází k přehřívání zásobníku vody, pokud z nějakých příčin z něj není odebírána teplá voda. Tím se snižuje životnost zásobníku vody. V případě použití ventilu s termostatickým členem je ventil umístěn na výstupu ze solárního kolektoru a termostatický člen je za provozu systému obklopen solární teplonosnou kapalinou. Pokud její teplota dosáhne nastavené teploty (např. teploty tání voskové teplotně roztažné náplně uvnitř termostatického členu), termostatický člen začne zavírat klapku a ventil uzavře průtok solární kapaliny. V tom okamžiku začne teplota na výstupu kolektoru prudce stoupat a po chvíli se kolektor naplní parou. Na straně zásobníku teplé vody začne teplota solární kapaliny klesat, protože se ochlazuje od chladnější vody v zásobníku. Pokud by byl termostatický člen umístěn na straně páry, byl by teplotně velmi namáhán (pára v místě ventilu dosahuje teploty až 140 až 160 °C) a zkracovala by se jeho životnost. Pokud by byl umístěn na straně kapaliny, po jeho uzavření teplota solární kapaliny na straně zásobníku teplé vody poklesne a ventil by se znovu otevřel. Pára by pak pronikala do kapaliny a do horkého kolektoru ba se zase dostávala kapalina, což by mělo nepříznivý vliv na životnost teplonosné kapaliny i kolektoru. Jinými slovy, jestliže by nebylo vyřešeno zvýšení teploty termostatického členu parou ze solárního kolektoru a termostatický člen by byl umístěn pouze v kapalině zásobníku teplé vody, pak by po poklesu teploty teplonosné kapaliny na straně zásobníku teplé vody došlo k otevření ventilu, míchání páry a kapaliny a kolektor by se znovu plnil chladnější kapalinou.In gravity solar hot water heating systems, where electronic control is not used. circulation pump, the water tank is overheated if, for some reasons, the hot water is not drawn from it. This reduces the service life of the water tank. When a thermostatic valve is used, the valve is located at the outlet of the solar collector and the thermostatic member is surrounded by a solar thermal fluid during system operation. When its temperature reaches the set temperature (e.g., the melting point of the wax thermal expansion charge inside the thermostatic element), the thermostatic element will close the flap and the valve will shut off the solar fluid flow. At this point, the collector outlet temperature will rise sharply and after a while the collector will be filled with steam. On the side of the hot water storage tank, the temperature of the solar liquid starts to drop as it cools from the cooler water in the storage tank. If the thermostatic element is placed on the steam side, it would be very thermally stressed (steam at the valve location reaches temperatures of up to 140 to 160 ° C) and would shorten its service life. If it is placed on the liquid side, after closing it, the temperature of the solar liquid on the hot water tank side drops and the valve opens again. The steam would then penetrate into the liquid and into the hot collector, and even liquid would return, which would adversely affect the life of the heat transfer fluid and the collector. In other words, if the temperature increase of the thermostatic element by the steam from the solar collector is not resolved and the thermostatic element is placed only in the hot water tank liquid, the valve, steam and liquid mixing would open after the temperature of the hot water tank the collector would be refilled with cooler liquid.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předložený vynález se týká termostatického ventilu pro řízené předávání tepla ze solárního kolektoru do zásobníku ohřívané vody solárního systému, zejména samotížného solárního systému, kde v tělese termostatického ventilu, které sestává ze dvou navzájem pevně spojených částí, je posuvně situován termostatický člen, zahrnující zásobník s teplotně roztažnou náplní. Termostatický ventil je v solárním systému situován vně zásobníku ohřívané vody, na rozhraní přívodu teplé vody nebo páry z kolektoru a vstupu této teplé vody do zásobníku ohřívané vody.The present invention relates to a thermostatic valve for the controlled transfer of heat from a solar collector to a heated water storage tank of a solar system, in particular a gravity solar system, wherein a thermostatic member comprising a storage tank having a temperature expanding charge. In the solar system, the thermostatic valve is situated outside the hot water tank, at the interface of the hot water or steam collector and the hot water inlet to the hot water tank.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že toto rozhraní je dáno sedlem termostatického ventilu, vytvořeným ve spodní části jeho tělesa, a uzavíracím členem jeho posuvného termostatického členu, v uzavřené poloze ventilu do tohoto sedla těsně dosedajícím působením akčního prostředku termostatického členu, který je opřený o horní část tělesa ventilu působením tlačné otevírací pružiny, uložené v jeho spodní části. Mezi oběma částmi tělesa ventilu je opěrný díl s průchozími otvory, ve kterém je posuvně veden pístek, doléhající na membránu válcovitého termostatického členu na jedné jeho straně a tvořící spolu s touto membránou akční prostředek termostatického členu. Druhá strana termostatického členu je vytvořena jako zásobník s teplotně roztažnou náplní, mezi nímž a pístkem je rozšířená střední část, ve které je upevněna uvedená membrána akčního prostředku. K zásobníku s teplotně roztažnou náplní přiléhá uzavírací člen, jehož průměr je větší než rozšířená střední část.SUMMARY OF THE INVENTION The interface is provided by a thermostatic valve seat formed at the bottom of its body and by a closure member of its sliding thermostatic member, in the valve closed position in that seat by the close action of the thermostatic actuator, part of the valve body by the action of a compression spring located in its lower part. Between the two parts of the valve body there is a support piece with through holes in which a piston is slidably guided, abutting on the diaphragm of the cylindrical thermostatic member on one side thereof and forming together with the diaphragm the actuating means of the thermostatic member. The other side of the thermostatic member is formed as a reservoir with a thermally expanding charge, between which and the plunger there is an expanded central portion in which the said actuator membrane is fixed. A closure member having a diameter greater than the widened central portion is adjacent to the thermally expanding cartridge.

-1 CZ 304649 B6-1 CZ 304649 B6

Opěrný díl může být vytvořen jako trubkový díl se spodním rozšířeným prstencovým koncem s průchozími otvory, dosedajícím ke stěně horní části tělesa ventilu, kde v tomto opěrném dílu je pístek veden uvnitř vinuté pružiny.The abutment may be formed as a tubular section with a lower widened annular end with through holes abutting the wall of the upper portion of the valve body, in which the piston is guided inside the coil spring.

Pístek termostatického členu se v jiném provedení tohoto vynálezu může opírat o horní část tělesa ventilu prostřednictvím uzavřeného konce opěrného dílu, přičemž pro těsné uzavření sedlaje uzavírací člen opatřen pružným tvarovaným talířovým těsněním nebo planžetou o průměru větším než je průměr uzavíracího členu, kde toto talířové těsnění nebo planžeta je situováno mezi horní stranou uzavíracího členu a rozšířenou střední část termostatického členu.In another embodiment of the present invention, the piston of the thermostatic member may be supported on the upper portion of the valve body by the closed end of the abutment member, wherein for sealing the seat the sealing member is provided with a resilient shaped disc seal or blades with a diameter greater than the diameter of the cap member; the foil is situated between the upper side of the closure member and the enlarged central portion of the thermostatic member.

Předmětem dalšího provedení vynálezu je termostatický ventil pro řízené předávání tepla ze solárního kolektoru do zásobníku ohřívané vody solárního systému, zejména samotížného solárního systému, kde v tělese termostatického ventilu, které sestává ze dvou navzájem pevně spojených částí, je posuvně situován termostatický člen, zahrnující zásobník s teplotně roztažnou náplní, kde termostatický ventil je v solárním systému situován vně zásobníku ohřívané vody na rozhraní přívodu teplé vody nebo páry z kolektoru a vstupu této teplé vody do zásobníku ohřívané vody. Toto rozhraní je dáno sedlem termostatického ventilu, vytvořeným ve spodní části jeho tělesa, a uzavíracím členem jeho posuvného termostatického členu, v uzavřené poloze ventilu do tohoto sedla těsně dosedajícím působením akčního prostředku termostatického členu, který je opřený o horní část tělesa ventilu, působením tlačné otevírací pružiny, uložené v jeho spodní části. V horní části tělesa ventilu se o tlačnou vinutou pružinu situovanou uvnitř této horní části opírá pístek termostatického členu prostřednictvím posuvné opěrky s průchozími otvory, kde tato opěrka tvoří mezikus mezi pístkem a vinutou pružinou a kde pístek doléhá na membránu válcovitého termostatického členu na jedné jeho straně a tvoří spolu s touto membránou akční prostředek termostatického členu. Druhá strana termostatického členu je vytvořena jako zásobník s teplotně roztažnou náplní, mezi nímž a pístkem je rozšířená střední část, ve které je upevněna uvedená membrána akčního prostředku, přičemž k zásobníku s teplotně roztažnou náplní přiléhá uzavírací člen, jehož průměr je větší než rozšířená střední část. Uzavírací člen může mít tvar pouzdra.Another object of the invention is a thermostatic valve for the controlled transfer of heat from a solar collector to a heated water storage tank of a solar system, in particular a gravity solar system, wherein a thermostatic member comprising a container with a thermally expanding charge, where the thermostatic valve in the solar system is situated outside the heated water tank at the interface of the hot water or steam supply from the collector and the hot water inlet into the heated water tank. This interface is given by the thermostatic valve seat formed in the lower part of its body and the closing member of its sliding thermostatic member, in the valve closed position into this seat by the tightly engaging action of the thermostatic actuator which is supported by the upper part of the valve body springs mounted in its lower part. At the top of the valve body, the plunger of the thermostatic element is supported by a sliding support with through-holes on the compression coil located inside the upper part, the support forming a spacer between the plunger and the coil spring and where the plunger abuts the diaphragm of the cylindrical thermostatic together with this diaphragm form an action means of the thermostatic member. The other side of the thermostatic member is formed as a thermally expanding filler container between which and the plunger is an expanded central portion in which said actuator diaphragm is fastened, with a thermally expanding filler cartridge adjacent a diameter larger than the expanded central portion . The closure member may be in the form of a housing.

Výhody tohoto vynálezu zahrnují především zvýšení životnosti zásobníku ohřívané vody, který není při omezením odběru teplé vody vystaven zvýšeným teplotám. Zvyšuje se i životnost a spolehlivost termostatického členu, jehož membrána je umístěna v teplonosné kapalině a není tak přímo vystavena vysokým teplotám páry ze solárního kolektoru.Advantages of the present invention include, in particular, an increase in the service life of the heated water tank, which is not exposed to elevated temperatures while limiting hot water demand. The lifetime and reliability of the thermostatic element, whose membrane is placed in the heat transfer fluid and is not directly exposed to the high steam temperatures from the solar collector, also increases.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Pro bližší vysvětlení vynálezu jsou příklady jeho provedení vyobrazeny na připojených výkresech a následně podrobně popsány. Na obr. 1 je schematicky zobrazen solární termostatický ventil s termostatickým členem, jehož zásobník s teplotně roztažnou náplní je ve vstupní části ventilu v přímém styku s teplonosnou kapalinou nebo párou ze solárního kolektoru a výstupní část ventilu je ve styku s teplonosnou kapalinou v zásobníku teplé vody. Na obr. 2 je modifikace ventilu podle obr. 1, kde zásobník s teplotně roztažnou náplní termostatického členu je situován v pouzdru uzavíracího členu ventilu s možností úpravy hloubky tohoto pouzdra, které je ve styku s teplonosnou kapalinou nebo párou ze solárního kolektoru, čímž lze měnit poměr vlivu páry ze solárního kolektoru a teplonosné kapaliny v zásobníku teplé vody na termostatický člen ventilu. Na obr. 3 je příklad dalšího možného provedení ventilu podle obr. 1, kde uzavírací člen ventilu zahrnuje pružné tvarované těsnění, které v uzavřené funkční poloze ventilu dosedá k sedlu ve spodním dílu tělesa ventilu, kterým je ventil spojen se solárním kolektorem resp. vývodem ze solárního kolektoru. Na obr. 4 je příklad dalšího provedení ventilu podle obr. 1, kde uzavírací člen ventilu je vytvořen z pružného materiálu, např. planžety z nerezavějící oceli, která v uzavřené funkční poloze ventilu doléhá na těsnění sedla ve spodním dílu tělesa ventilu. Na obr. 5 je modifikace provedení ventilu podle obr. 2, kde v opěrce posuvného pístku termostatického členu, která je k němu dotlačována pružinou, jsou průchozí otvory pro teplonosnou kapalinu. Opěrka zde nahrazuje opěrný člen termostatického členu podle provedení ventilu na obr. 1 a 2. Na obr. 6 jeFor a more detailed explanation of the invention, exemplary embodiments thereof are illustrated in the accompanying drawings and described in detail below. Fig. 1 schematically shows a solar thermostatic valve with a thermostatic element, whose reservoir with a thermally expanding charge is in direct contact with the heat transfer fluid or steam from the solar collector and the outlet portion of the valve is in contact with the heat transfer fluid in the hot water storage . Fig. 2 is a modification of the valve of Fig. 1, wherein the thermostatically expanding cartridge is located in the housing of the valve closure member to adjust the depth of the housing that is in contact with the heat transfer fluid or steam from the solar collector to vary The ratio of the influence of steam from the solar collector and the heat transfer fluid in the hot water tank to the thermostatic valve member. Fig. 3 is an example of another possible embodiment of the valve of Fig. 1, wherein the valve closure member comprises a resilient molded seal which, in the closed operative position of the valve, abuts the seat in the lower valve body portion through which the valve is connected to the solar collector. outlet from the solar collector. Fig. 4 is an example of another embodiment of the valve of Fig. 1, wherein the valve closure member is formed of a resilient material, e.g., a stainless steel foil that abuts the seat seal at the bottom of the valve body when closed. Fig. 5 is a modification of the embodiment of the valve of Fig. 2, wherein in the sliding piston support of the thermostatic member which is spring-loaded there are through holes for the heat transfer fluid. The support here replaces the support member of the thermostatic member according to the embodiment of the valve in Figs. 1 and 2

-2CZ 304649 B6 základní uspořádání samotížného systému solárního ohřevu teplé vody se spodním solárním kolektorem a nad ním umístěným zásobníkem teplé vody, s vyobrazením umístění ventilu podle tohoto vynálezu v systému.The basic arrangement of a gravity solar hot water heating system with a lower solar collector and a hot water tank located above it, showing the position of the valve according to the invention in the system.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Termostatický ventil 25 v provedení na obr. 1 obsahuje dvoudílné těleso z mosazi, které sestává z horní části 2, spojené se spodní částí 3 například šroubovým spojem nebo zaválcováním. Spodní část 3 je opatřena vnějším připojovacím závitem 14 pro spojení ventilu 25 s vývodem ze solárního kolektoru 23. Horní díl 2 je opatřen vnitřním připojovacím závitem 13 pro připojení ventilu 25 k zásobníku 24 ohřívané vody (viz obr. 6). V tomto horním dílu 2 je vložen trubkový opěrný díl 8, který je svým rozšířeným prstencovým koncem zapuštěn v horní části 2 tělesa ventilu 25 a je upevněn v této poloze prostřednictvím připojení spodní části 3.The thermostatic valve 25 in the embodiment of Fig. 1 comprises a two-piece body made of brass, which consists of an upper part 2, connected to the lower part 3, for example by screw connection or by rolling. The lower part 3 is provided with an external connecting thread 14 for connecting the valve 25 to the outlet of the solar collector 23. The upper part 2 is provided with an internal connecting thread 13 for connecting the valve 25 to the heated water tank 24 (see FIG. 6). In this upper part 2 there is inserted a tubular support part 8 which, with its widened annular end, is embedded in the upper part 2 of the valve body 25 and is fixed in this position by connecting the lower part 3.

Uvnitř tělesa ventilu 25 je posuvně situován uzavírací termostatický člen 1, který obsahuje na své jedné straně (v zapojení do solárního systému je to na straně připojení k výstupu ze solárního kolektoru 23) válcovitý zásobník 16 s teplotně roztažnou náplní, např. voskovou náplní. Na zásobníku 16 je, pomocí svého středového otvoru, uspořádán vlastní kotoučovitý uzavírací člen 4 ventilu 25 s oboustranně uspořádaným těsněním 19, 7. Na opačné straně uzavíracího termostatického členu 1 (na straně připojení k zásobníku 24 ohřívané vody) je pístek 18, mezi nímž a zásobníkem 16 s teplotně roztažnou náplní je střední část 17 s tlakově závislým akčním členem, například pryžovou membránou. Střední část 17 termostatického členu i je ve tvaru nízkého válce a má větší průměr než zásobník 16 a pístek 18, ale menší průměr než je vnitřní světlost spodní části 3 tělesa ventilu 25 v této oblasti. Ve funkční poloze otevřeného ventilu 25 horní čelní plocha střední části 17 termostatického členu 1 dosedá na přivrácenou plochu prstence opěrného dílu 8. Prstenec opěrného dílu 8 je opatřen řadou průchozích otvorů 9, kterými ve funkční poloze otevřeného ventilu protéká ohřátá voda z kolektoru 23 do zásobníku 24 ohřívané vody. Uvnitř své trubkové části je opěrný díl 8 opatřen vnitřní opěrkou 12 pro konec pístku 18 termostatického členu 1, který je v něm posuvně uložen. Ve funkční poloze otevřeného ventilu 25 se posuvný pístek 18 termostatického členu 1 opírá o tuto opěrku 12 proti tlaku ochranné pružiny 10, která je rovněž uložena v dutině opěrného dílu 8 a je k opěrce 12 dotlačována pomocí nastavovacího šroubu 14. Tímto nastavovacím šroubem 11 lze přednastavit základní polohu opěrky 12 a tím i vymezit zdvih uzavíracího členu 4 ventilu 25. Opěrka 12 může mít vnitřní osazení pro stabilizaci pístku 18.Inside the valve body 25, there is a sliding thermostatic shutter 1 which, on its one side (in connection with the solar system, on the side connected to the outlet from the solar collector 23), a cylindrical container 16 with a thermally expanding charge, e.g. A disc-shaped shut-off member 4 of the valve 25 with a double-sided seal 19, 7 is provided on the reservoir 16 via its central opening. On the opposite side of the shut-off thermostatic member 1 (on the connection side to the heated water reservoir 24) is a piston 18. the thermally expanding cartridge 16 is a central portion 17 with a pressure-dependent actuator, for example a rubber membrane. The central portion 17 of the thermostatic element 1 is in the form of a low cylinder and has a larger diameter than the reservoir 16 and the plunger 18, but a smaller diameter than the inner diameter of the lower portion 3 of the valve body 25 in this region. In the open position of the valve 25, the upper face of the central portion 17 of the thermostatic element 1 abuts the inverted surface of the ring of the backing member 8. The ring of the backing member 8 has a series of through holes 9 through which hot water flows from the collector 23 into the tank 24 heated water. Within its tubular portion, the support member 8 is provided with an inner support 12 for the end of the piston 18 of the thermostatic member 1, which is slidably received therein. In the operative position of the open valve 25, the sliding piston 18 of the thermostatic element 1 rests against this support 12 against the pressure of the protective spring 10, which is also accommodated in the cavity of the support part 8 and is pressed against the support 12 by an adjusting screw 14. the basic position of the support 12 and thereby also define the stroke of the valve closure member 4. The support 12 may have an internal shoulder to stabilize the piston 18.

Ke spodní čelní ploše střední části 17 termostatického členu 1, na straně zásobníku 16 s teplotně roztažnou náplní, doléhá přes ploché těsnění 19 svou horní plochou uzavírací člen 4 (obr. 1), a to pod tlakem otevírací pružiny 5 z nerezavějící oceli, uložené ve spodní části 3 tělesa termostatického ventilu 25, která se opírá o vnitřní osazení v konci spodní části 3 tělesa ventilu 25, uzpůsobeném pro připojení k přívodu teplé vody z kolektoru 23, a která svým opačným koncem dosedá přes podložku 20 k těsnění 7 z tepelně odolného materiálu, např. silikonové pryže, uspořádaném na přivrácené, spodní ploše prstence uzavíracího členu 4. Toto těsnění 7 je navlečeno na středovém osazení uzavíracího členu 4. Otevírací pružina 5 není tak tvrdá jak ochranná vinutá pružina 10 v dutině opěrného dílu 8. V uzavřené funkční poloze ventilu 25 dosedá těsnění 7 k přivrácenému sedlu 6, vytvořeném ve spodní části 3 tělesa ventilu 25, čímž dochází k přerušení přivádění ohřáté vody z kolektoru 23 do zásobníku 24 ohřívané vody (alternativně může být v oblasti sedla 6 těsnění ve tvaru zapuštěného O-kroužku). V otevřené funkční poloze ventilu 25 je mezi uzavíracím členem 4, resp. jeho těsněním 7, a sedlem 6 v dolní části 3 ventilu 25 volný prostor pro průchod teplonosné kapaliny ventilem ze solárního kolektoru 23 do zásobníku 24 ohřívané vody.The lower face of the central portion 17 of the thermostatic element 1, on the side of the thermally expanding cartridge 16, has a sealing member 4 over its gasket surface 19 (Fig. 1) under the pressure of a stainless steel opening spring 5 a thermostatic valve body part 3 3, which rests on an internal shoulder at the end of the valve body lower part 3, adapted to be connected to a hot water supply from the collector 23, and abuts with its opposite end over the washer 20 to a heat-resistant material 7 This seal 7 is threaded on the central shoulder of the closure member 4. The opening spring 5 is not as hard as the protective coil spring 10 in the cavity of the support member 8. In the closed functional position In the valve 25, the gasket 7 abuts against the facing seat 6, formed by the seal 3, thereby interrupting the supply of heated water from the collector 23 to the heated water tank 24 (alternatively, an O-ring seal may be in the region of the seat 6). In the open operating position of the valve 25, there is between the closure member 4 and the closure member 4, respectively. by its seal 7, and by the seat 6 in the lower part 3 of the valve 25, a free space for passage of the heat transfer fluid through the valve from the solar collector 23 to the heated water tank 24.

Jestliže teplota teplonosné kapaliny nedosahuje zavírací teploty ventilu 25, která je např. v rozsahu 85 až 125 °C, zůstává ventil 25 v základní poloze, tedy otevřený. Ohřívaná teplonosná kapalina proudí volně ventilem 25 ze solárního kolektoru 23 do zásobníku 24 ohřívané vody a teplota vody v zásobníku 24 se zvyšuje a s ní se zvyšuje i teplota teplonosné kapaliny, proudící okoloIf the temperature of the heat transfer fluid does not reach the closing temperature of the valve 25, which is, for example, in the range of 85 to 125 ° C, the valve 25 remains in the initial position, i.e. open. The heated heat transfer fluid flows freely through the valve 25 from the solar collector 23 into the heated water storage tank 24, and the temperature of the water in the storage tank 24 increases, and with it the temperature of the heat transfer fluid around

-3CZ 304649 B6 termostatického členu i. Jakmile její teplota dosáhne otevírací hodnoty termostatického členu I ve ventilu 25, teplotně roztažná látka v termostatickém členu 1 známým způsobem zvětšuje svůj objem, což se přenáší přes pohyb membrány ve střední části 17 na pístek 18 termostatického členu 1, který se mírně vysune směrem k opěrce 12, opře se pevně o ni (prakticky je o ni opřen neustále, ale s určitou vůlí) a při dalším tlaku membrány směrem vzhůru způsobí (jakmile opěrka 12 začne působit jako pevná zarážka) postupné přesouvání celého termostatického členu 1, včetně na něj nasazeného uzavíracího členu 4, dolů, tedy směrem k sedlu 6 spodní části 3 tělesa ventilu 25. Při tomto relativně pomalém zavírání ventilu se více a více omezuje průtok teplonosné kapaliny ventilem, čímž se její teplota před ventilem 25 dále zvyšuje, tím více se ohřívá vosková náplň v zásobníku 16 termostatického členu I, až se ventil uzavře úplně. V solárním kolektoru 23 se dále zvyšuje teplota teplonosné kapaliny, a protože teplo není z kolektoru 23 odváděno, teplonosná kapalina se začne vařit, vytváří se čím dál tím větší množství páry. Celý kolektor 23 se postupně naplní párou a tato pára stoupá až k termostatickému členu 1, kde omývá resp. působí přímo na jeho zásobník 16 s voskovou náplní. Na straně zásobníku 24 teplé vody po uzavření ventilu 25 teplota teplonosné kapaliny klesá, obvykle o 20 až 30 °C, a dochází k situaci, kdy na jedné straně ventilu 25 působí na termostatický člen 1 chladnější teplonosná kapalina ze zásobníku 24 ohřívané vody, zatímco na opačné straně ho ohřívá horká pára ze solárního kolektoru 23. Termostatický člen Xje umístěn na rozhraní obou prostředí, částečně v páře a částečně v kapalině. Přesněji řečeno, membrána ve střední části 17 termostatického členu I, jejíž životnost nepříznivě ovlivňují vysoké teploty, je umístěna v kapalině, kde jsou teploty nižší. Páře je vystaven zásobník 16 s voskem nebo jeho část.Once the temperature reaches the opening value of the thermostatic member I in the valve 25, the thermally expanding substance in the thermostatic member 1 increases in a known manner, which is transmitted through the movement of the diaphragm in the central portion 17 to the plunger 18 of the thermostatic member 1. which slightly extends towards the support 12, rests firmly on it (practically leaning against it, but with some play) and, at a further upward pressure of the diaphragm, causes (as soon as the support 12 becomes a fixed stop) a gradual displacement of the entire thermostatic 1, including the closure member 4 mounted thereon, downwardly toward the seat 6 of the bottom 3 of the valve body 25. With this relatively slow closing of the valve, the flow of heat transfer fluid through the valve is more and more limited, thereby increasing its temperature upstream of the valve 25. , the more the wax filling in the therm container 16 is heated until the valve closes completely. In the solar collector 23 the temperature of the heat transfer fluid is further increased, and since the heat is not dissipated from the collector 23, the heat transfer fluid begins to boil, increasingly more steam is generated. The entire collector 23 is gradually filled with steam and this steam rises to the thermostatic element 1, where it rinses resp. acts directly on its wax-filled cartridge 16. On the side of the hot water tank 24, after the valve 25 is closed, the temperature of the heat transfer fluid drops, usually by 20 to 30 ° C, and there is a situation where on one side of the valve 25 on the other hand, it is heated by hot steam from the solar collector 23. The thermostatic element X is located at the interface of both environments, partly in steam and partly in liquid. More specifically, the diaphragm in the central portion 17 of the thermostatic element I, whose lifetime is adversely affected by high temperatures, is located in a liquid where the temperatures are lower. The wax container 16 or a portion thereof is exposed to steam.

Společným působením obou těchto vlivů se udržuje v zásobníku 16 termostatického členu i průměrná teplota tak vysoká, že ventil 25 zůstává stále uzavřen. Zabraňuje se tak přehřátí teplé vody v zásobníku 24, pokud není odebírána, a tím se prodlužuje jeho životnost. K otevření dojde opět, pouze pokud přestane svítit slunce a tím se v kolektoru 23 přestane vyvíjet pára nebo při výrazném poklesu teploty vody v zásobníku 24 ohřívané kapaliny (záleží na umístění členu na rozhraní). Další výhodou je aplikace u systémů, kdy u některých typů zásobníků ohřívané vody je výrobcem omezena maximální přípustná teplota vody.By acting together, both the thermostatic element reservoir 16 and the average temperature are kept so high that the valve 25 remains closed. This prevents the hot water in the tank 24 from overheating when it is not removed and thus extends its service life. It will only open again if the sun stops shining and no more steam is generated in the collector 23 or when the temperature of the water in the heated liquid reservoir 24 drops significantly (depending on the location of the interface member). Another advantage is the application in systems where the maximum permissible water temperature is limited by the manufacturer in some types of heated water storage tanks.

V dalším provedení tohoto vynálezu, znázorněném na obr. 2, je uzavírací člen 4 vytvořen jako pouzdro 15 ve tvaru hrnce s rozšířeným prstencovým okrajem, kde na dno pouzdra 15 dosedá zásobník 16 termostatického členu i s teplotně roztažnou náplní. Obdobně jako u výše popisovaného provedení se vložená otevírací pružina 5 opírá o vnitřní osazení v připojovacím konci spodní části 3 tělesa ventilu 25 a svým opačným koncem dosedá přes podložku 20 k těsnění 7 z tepelně odolného materiálu, např. silikové pryže, přiléhajícímu ke spodní osazené ploše prstence uzavíracího členu 4. V uzavřené funkční poloze ventilu dosedá těsnění 7 k přiléhajícímu sedlu 6 spodní části 3 tělesa ventilu 25 (alternativně může být v oblasti sedla 6 těsnění ve tvaru zapuštěného Okroužku, viz např. obr. 4).In another embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the closure member 4 is formed as a pot-shaped housing 15 with an enlarged annular rim, where the container 16 of the thermostatic element with the thermally expanding charge bears against the bottom of the housing. Similar to the embodiment described above, the interposed opening spring 5 rests on the inner shoulder in the connecting end of the lower part 3 of the valve body 25 and with its opposite end abuts a washer 20 to seal 7 of heat-resistant material, eg silicone rubber. In the closed functional position of the valve, the seal 7 abuts against the adjacent seat 6 of the lower part 3 of the valve body 25 (alternatively, the seal 6 may have a recessed seal in the region of the seat 6, see for example Fig. 4).

V závislosti na hloubce pouzdra 15 a jeho materiálu se snižuje vliv páry ze solárního kolektoru 23 a zvyšuje vliv kapaliny v zásobníku 24 ohřívané vody. Hloubkou pouzdra 15, které určuje polohu termostatického členu I na rozhraní kapaliny a páry, lze měnit poměr vlivu páry ze solárního kolektoru 23 a kapaliny ze zásobníku 24 ohřívané vody, čímž se mění střední teplota uvnitř termostatického členu 1 k vyšší nebo nižší hodnotě. Pro ventil 25 s požadovanou vyšší zavírací teplotou je termostatický člen i zasunut více na stranu páry, aby její účinek byl vyšší a ventil 25 zůstal spolehlivě uzavřen, i když teplota kapaliny poklesne.Depending on the depth of the housing 15 and its material, the effect of steam from the solar collector 23 is reduced and the effect of the liquid in the heated water tank 24 is increased. By the depth of the housing 15 which determines the position of the thermostatic element 1 at the liquid-steam interface, the ratio of the influence of steam from the solar collector 23 to the liquid from the heated water reservoir 24 can be varied, thereby changing the mean temperature inside the thermostatic element 1 to higher or lower. For the valve 25 with the desired higher closing temperature, the thermostatic member 1 is pushed more to the steam side to make it more effective and the valve 25 remains reliably closed even when the liquid temperature drops.

Účinek páry lze posílit absencí pouzdra 15 na uzavíracím členu 4 (na klapce), viz provedení podle obr. 1. Pak je zásobník 16 s teplotně roztažnou voskovou náplní přímo vystaven páře a jeho střední teplota bude ještě vyšší. Toto řešení je vhodné zejména pro vyšší zavírací teploty. Pro nižší zavírací teploty ventilu 25 se termostatický člen 1 posune více na stranu kapaliny. Jeho střední teplota bude nižší, a to prodlouží jeho životnost. Výhodou je i to, že za provozu solárního systému je celý ventil 25 obklopen kapalinou a reaguje přesně na její teplotu.The effect of steam can be enhanced by the absence of the sleeve 15 on the shut-off member 4 (flap), see the embodiment of FIG. 1. Then, the thermally expanding wax filling container 16 is directly exposed to steam and its mean temperature will be even higher. This solution is particularly suitable for higher closing temperatures. For lower closing temperatures of the valve 25, the thermostatic element 1 moves more to the liquid side. Its mean temperature will be lower and this will extend its life. It is also advantageous that in operation of the solar system the entire valve 25 is surrounded by the liquid and reacts exactly to its temperature.

-4CZ 304649 B6-4GB 304649 B6

K rozdělení na jeho část ovlivněnou horkou párou a část ovlivněnou kapalinou dojde až při uzavření ventilu 25, kdy už není nutné přesně snímat teplotu, ale udržet ventil 25 zavřený. Platí to pro všechny verze řešení podle tohoto vynálezu.The hot steam and liquid affected parts do not separate until the valve 25 is closed, when it is no longer necessary to accurately sense the temperature, but to keep the valve 25 closed. This is true for all versions of the present invention.

Omezování vlivu páry je důležité, protože nižší teplota v termostatickém členu I zvyšuje jeho životnost, zvláště s přihlédnutím ktomu, že pryžová membrána v jeho střední části 17 zůstává v chladnější části ventilu, který je zalit teplonosnou kapalinou. Vhodné teploty uvnitř termostatického členu i lze dosáhnout v provedení ventilu podle obr. 2 právě změnou hloubky pouzdra 1_5 ve ventilu, které způsobuje zvýšení nebo snížení velikosti plochy termostatického členu I, která je vystavena vlivu páry nebo kapaliny. Tak například pro uzavírací teplotu 85 °C termostatického členu 1 vyhovuje stav, kdy je zásobník 16 termostatického členu i zasunut do pouzdra 15 méně než do poloviny své výšky.Limiting the influence of steam is important because a lower temperature in the thermostatic member 1 increases its lifetime, especially considering that the rubber membrane in its middle portion 17 remains in the colder part of the valve which is embedded in the heat transfer fluid. A suitable temperature within the thermostatic element 1 can be achieved in the embodiment of the valve of Fig. 2 just by varying the depth of the housing 15 in the valve, which causes an increase or decrease in the area of the thermostatic element 1 that is exposed to steam or liquid. For example, for a closing temperature of 85 ° C of thermostatic element 1, the condition that the thermostatic element container 16 is inserted into the housing 15 is less than half its height.

Namísto plochého druhého těsnění 7 na uzavíracím členu 4, které ve funkční uzavřené poloze ventilu dosedá k sedlu 6 ve spodním dílu 3 tělesa ventilu, může být použito pružného tvarovaného těsnění 21, například talířového těsnění ze silikonové pryže nebo kovu (obr. 3), které umožní absorbovat přebytečný zdvih termostatického členu I. Termostatický člen I má totiž délku zdvihu nepřesnou, s určitou tolerancí. Mezera klapky (uzavíracího členu 4), kterou zdvih zavírá, je vzhledem k tolerancím také nepřesná. Protože je nutné, aby ventil s jistotou zavřel, volí se tolerance tak, aby mezera klapky byla s jistotou o trochu menší než minimální jistý zdvih termostatického členu 1. Po vysunutí o tuto hodnotu ale termostatický člen 1 pokračuje ve svém zdvihu, a pokud se mu neumožní další posuv (přebytečný zdvih) a dosedl by natvrdo na doraz, poškodil by se (vosková náplň jeho zásobníku 16 aby se neměla kam roztáhnout). Ventil pak nemusí být vybaven ochrannou vinutou pružinou 10 a nastavovacím šroubem 11, přitom opěrka 12 je integrální součástí opěrného dílu 8 (tvoří jeho uzavřený konec).Instead of a flat second gasket 7 on the closure member 4, which in the functional closed position of the valve abuts against the seat 6 in the lower part 3 of the valve body, a resilient molded seal 21, for example a silicone rubber or metal disc seal may be used. it allows to absorb the excess stroke of the thermostatic element I. The thermostatic element I has an inaccurate stroke length, with a certain tolerance. The gap of the flap (closing member 4) which the stroke closes is also inaccurate due to tolerances. Because it is necessary for the valve to close securely, the tolerance is chosen so that the damper gap is somewhat less than the minimum certain stroke of thermostatic element 1. After extending this value, however, thermostatic element 1 continues its stroke and it would not allow further displacement (excess stroke) and would sit hard to the stop, it would be damaged (the wax filling of its cartridge 16 so that there was nowhere to expand). The valve does not have to be equipped with a protective coil spring 10 and an adjusting screw 11, the support 12 being an integral part of the support part 8 (forming its closed end).

Na obr. 5 je zobrazeno další možné provedení tohoto vynálezu. Těleso ventilu 25 sestává ze dvou navzájem pevně spojených částí 2, 3, kde v horní části 2 tělesa ventilu 25 je na ochranné vinuté pružině 10 posuvně uložena opěrka 12 s průchozími otvory 9, o jejíž plný střed se z opačné strany opírá pístek 18, tvořící spolu s membránou akční prostředek válcovitého termostatického členu 1. Opačná strana termostatického členu 1 je vytvořena jako zásobník 16 s teplotně roztažnou náplní, mezi nímž a pístkem 18 je rozšířená střední část 17, ve které je membrána akčního prostředku upevněna. Klapka (uzavírací člen 4) může být v tomto případě ve všech výše popisovaných provedeních. V provedení podle obr. 5 může být obdobně jako v provedeních podle obr. 1 a 2 použito alternativně namísto plochého prstencového těsnění 7 sedla 6 těsnění ve tvaru zapuštěného O-kroužku.FIG. 5 shows another possible embodiment of the present invention. The valve body 25 consists of two fixed parts 2, 3, wherein in the upper part 2 of the valve body 25 a support 12 with through holes 9 is slidably mounted on the protective coil spring 10, the full center of which bears on the opposite side a piston 18 together with the diaphragm, the actuating means of the cylindrical thermostatic element 1. The opposite side of the thermostatic element 1 is formed as a reservoir 16 with a thermally expanding filler, between which and the piston 18 is an expanded central portion 17 in which the diaphragm is fixed. The flap (closure member 4) may in this case be in all the embodiments described above. In the embodiment of FIG. 5, as in the embodiments of FIGS. 1 and 2, an embedded O-ring seal may alternatively be used instead of the flat annular seal 7 of the seat 6.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález je využitelný v systémech pro solární ohřev vody, zejména v samotížných systémech, kde zabraňuje přehřívání zásobníku teplé vody, pokud z něj není voda odebírána.The invention is applicable to solar water heating systems, particularly gravity systems, where it prevents the hot water tank from overheating when water is not drawn from it.

Claims

PATENT CLAIMS

A thermostatic valve for the controlled transfer of heat from a solar collector (23) to a heated water storage tank (24) of a solar system, in particular a gravity solar system, wherein in a thermostatic valve body (25) consisting of two fixed parts (2, 3) 1), a thermostatic element (1) including a thermally expanding cartridge (16) is displaceably disposed, wherein the thermostatic valve (25) in the solar system is situated outside the heated water reservoir (24) at the hot water or steam collector (23) ) and the inlet of said hot water into the heated water tank (24), characterized in that said interface is given by a seat (6) of a thermostatic valve (25) formed in the lower part (3) of its body and a closing member (4) thereof of the sliding thermostatic element (1), in the closed position of the valve (25) into this seat (6) by the tight action of the action means of the thermostatic element (1), which is supported on the upper part (2) of the valve body (25), by the action of a compression opening spring (5) mounted in its lower part (3), where between the two parts (2, 3) of the valve body (25) is an abutment (8) with through holes (9) in which a piston (18) slidably guides the diaphragm of the cylindrical thermostatic member (1) on one side thereof and forms, together with the diaphragm, the actuating means of the thermostatic member (1), and wherein the other side of the thermostatic member (1) is formed as a reservoir (16) with a thermally expanding charge, between which and the plunger (18) is an expanded central portion (17) in which said actuator diaphragm is fixed, A sealing member (4) having a diameter greater than the widened central portion (17) adjoins the thermally expanding charge.

Thermostatic valve according to claim 1, characterized in that the support part (8) is formed as a tubular part with a lower widened annular end with through holes (9) abutting the wall of the upper part (2) of the valve body (25), in this support part (8) the piston (18) is guided inside the coil spring (10).

Thermostatic valve according to claim 1, characterized in that the piston (18) of the thermostatic element (1) is supported on the upper part (2) of the valve body (25) by the closed end of the support part (8), 6) the closure member (4) is provided with a resilient shaped disc seal (21) or a blades (22) having a diameter greater than the diameter of the closure member (4), wherein the disc seal (21) or the blades (22) is situated between an upper side of the closure member (4) and an enlarged central portion (17) of the thermostatic member (1).

Thermostatic valve for the controlled transfer of heat from a solar collector (23) to a heated water storage tank (24) of a solar system, in particular a gravity solar system, wherein in a thermostatic valve body (25) consisting of two fixed parts (2, 3) 1), a thermostatic element (1) including a thermally expanding cartridge (16) is displaceably disposed, wherein the thermostatic valve (25) in the solar system is situated outside the heated water reservoir (24) at the hot water or steam collector (23) ) and the inlet of said hot water into the heated water tank (24), characterized in that said interface is given by a seat (6) of a thermostatic valve (25) formed in the lower part (3) of its body and a closing member (4) thereof of the sliding thermostatic element (1), in the closed position of the valve (25) into this seat (6) by the tight action of the action means of the thermostatic element (1), which is supported on the upper part (2) of the valve body (25), by the action of a compression opening spring (5) disposed in its lower part (3), wherein the upper part (2) of the valve body (25) a coil spring (10) situated within this upper portion (2) abuts the piston (18) of the thermostatic member (1) by means of a sliding support (12) with through holes (9), the support (12) forming a spacer between the piston (18) and a coil spring (10) and wherein the piston (18) abuts the diaphragm of the cylindrical thermostatic member (1) on one side thereof and together with the diaphragm forms the action means of the thermostatic member (1), the other side of the thermostatic member (1) being formed as a reservoir (16) having a thermally expanding filler, between which and the piston (18) is a widened central portion (17), in which said actuating membrane is fastened, and closes to the thermally expanding filler cartridge (16). The diameter of the locking member (4) is greater than the widened central part (17).